웜홀의 반대편통과 가능한 웜홀에 필요한 것
통과 가능한 웜홀은 일반 상대성 이론이 허용하지만 음의 에너지가 필요하다. 우주 시대의 엔딩 ‘웜홀의 반대편’ 뒤에 있는 실제 물리학.
통과 가능한 웜홀은 일반 상대성이론이 허용하는 해이지만 음의 에너지가 필요하고, 두 입구를 먼저 아광속으로 제자리에 옮겨 놓아야 합니다. 이 두 가지 제약이 게임 엔딩 「웜홀의 반대편」의 실제 근거입니다. 초광속 여행은 허용되지 않으므로, 지나가려면 먼저 웜홀 입구를 먼 곳까지 천천히 끌고 가야 합니다.
이 글은 먼저 엔딩 해금 방법을 설명하고, 웜홀이 성립하는 실제 조건과 칼 세이건, 킵 손 사이의 흥미로운 과학사 일화를 다룹니다. 끝으로 시공간과 블랙홀에 관한 실제 연구를 싣고 각각이 이 엔딩과 어떻게 이어지는지 설명합니다.
해금 방법
- 힌트: 웜홀은 당신이 가 본 곳으로만 이어질 수 있습니다. 그런데 반대편의 하늘은 왜 이렇게 낯익을까요?
- 조건: 「웜홀을 지나서」를 해금한 뒤 우주의 끝을 목격합니다.
- 보상: 도감의 행성 카드 하나에 "그 후" 이야기가 추가됩니다.
이 엔딩은 시공간 분류에 속합니다. 「웜홀을 지나서」 노드는 입구가 가장 먼 탐사선까지 끌려갔고 목구멍이 막 열리려는 상태를 뜻합니다. 세이건도 콘택트에 비슷한 장면을 썼지만, 실제 웜홀은 당신의 배가 가 본 곳으로만 이어질 수 있습니다.
실제 조건
- 일반 상대성이론이 허용: 통과 가능한 웜홀은 일반 상대성이론이 허용하는 해입니다.
- 음의 에너지 필요: 이런 웜홀에는 음의 에너지가 필요합니다.
- 입구를 먼저 옮겨야 함: 두 입구를 먼저 아광속으로 제자리에 옮겨 놓아야 하므로, 웜홀이 가 본 적 없는 곳으로 당신을 순식간에 데려다주지는 않습니다.
"웜홀은 당신이 가 본 곳으로만 이어질 수 있다"는 힌트는 위의 세 번째 항목을 그대로 풀어 쓴 것입니다. 입구를 직접 옮겨 놓았으니 반대편은 당신이 가 본 곳일 수밖에 없습니다. 반대편 하늘이 왜 낯익은지에 대해서는 게임이 과학적 설명을 내놓지 않습니다. 허구의 줄거리입니다.
소설에서 태어난 논문
세이건의 콘택트(1985)는 한 전파천문학자가 직녀성에서 온 소수 신호를 받는 이야기입니다. 신호에는 기계의 설계도가 숨어 있었고, 그것을 만든 사람은 먼 곳으로 보내집니다. 이 책에는 독특한 과학적 배경이 있습니다. 세이건이 물리학자 손에게 자문을 구했고, 그것이 곧바로 1988년의 통과 가능한 웜홀 논문으로 이어졌습니다.
게임 설정이며 실제가 아님
웜홀이 다른 우주로 이어진다는 것은 허구입니다. 게임의 「웜홀을 지나서」 노드는 웜홀 반대편의 하늘이 어디선가 본 듯하다고 말합니다.
관련된 실제 연구
아래 연구들은 일반 상대성이론, 시공간, 블랙홀에 관한 것입니다. 관련된 실제 과학이지, 웜홀이 존재한다는 증거는 아닙니다.
- 프리드만의 우주: 프리드만은 일반 상대성이론에서 우주가 팽창하거나 수축할 수 있음을 유도했습니다. 관측 증거가 나오기 7년 전이었습니다(Friedmann, Zeitschrift für Physik, 1922).
- 특수 상대성이론: 시간과 공간은 절대적이지 않습니다(Einstein, Annalen der Physik, 1905).
- 워프 드라이브: 일반 상대성이론은 앞쪽 공간을 압축하고 뒤쪽 공간을 늘이는 "워프 거품"을 허용하지만, 현실에 없을 수도 있는 음의 에너지가 필요합니다(Alcubierre, Classical and Quantum Gravity, 1994). 게임의 규칙은 초광속 여행을 허용하지 않는 것입니다. 이 항목은 일반 상대성이론에서 "음의 에너지"라는 조건이 계속 등장함을 보여 줄 뿐입니다.
- 블랙홀의 증발: 양자 효과 때문에 블랙홀은 에너지를 천천히 방출하며, 결국 증발합니다(Hawking, Nature, 1974).
- 블랙홀의 그림자: 전 세계의 전파 망원경이 지구만 한 "가상 망원경"을 이루어 M87 은하 중심 블랙홀의 그림자를 촬영했습니다(Event Horizon Telescope Collaboration, The Astrophysical Journal Letters, 2019).
- 중력파: 13억 년 전 두 블랙홀이 합쳐졌고, 인류는 마침내 시공간의 잔물결을 들었습니다(Abbott et al., LIGO and Virgo, Physical Review Letters, 2016).
- 우주의 마지막 장: 수조 년 뒤와 그 너머 우주의 운명입니다. 별은 다 타서 꺼지고, 양성자는 붕괴할 수도 있으며, 블랙홀은 결국 증발합니다(Adams and Laughlin, Reviews of Modern Physics, 1997).
원문이 궁금하다면? 아래 제목으로 검색하세요
- Friedmann (1922): "Über die Krümmung des Raumes", 대략 "공간의 곡률에 대하여"
- Einstein (1905): "Zur Elektrodynamik bewegter Körper", 대략 "움직이는 물체의 전기역학에 대하여"
- Alcubierre (1994): "The warp drive: hyper-fast travel within general relativity"
- Hawking (1974): "Black hole explosions?"
- Event Horizon Telescope (2019): "First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The shadow of the supermassive black hole"
- Abbott et al. (2016): "Observation of gravitational waves from a binary black hole merger"
실제 근거
통과 가능한 웜홀은 일반상대성이론이 허용하는 해지만 음의 에너지가 필요하다. 두 입구 모두 먼저 아광속으로 제자리에 옮겨야 한다.
웜홀 통과: 웜홀 입구가 가장 먼 탐사선까지 옮겨졌고, 목이 곧 열린다. 세이건이 ‘콘택트’에 비슷한 장면을 썼지만, 실제 웜홀은 내 배가 가 본 곳에만 이어질 수 있다.
‘콘택트’(칼 세이건, 1985), 과학: 세이건은 이 책을 쓰며 물리학자 손에게 자문했고, 이것이 1988년 통과 가능한 웜홀 논문으로 곧바로 이어졌다.
관련 연구
이 연구들은 이 주제와 관련은 있지만 이 페이지의 직접적인 증거는 아니에요.
프리드만의 우주: 프리드만은 관측 증거가 나오기 7년 전에 일반 상대성 이론으로부터 우주가 팽창하거나 수축할 수 있음을 유도했다.
출처:Friedmann, Zeitschrift für Physik 1922, "Über die Krümmung des Raumes"
블랙홀의 그림자: 전 세계 전파 망원경이 지구만 한 '가상 망원경'을 이뤄 M87 중심 블랙홀의 그림자를 촬영했다.
출처:Event Horizon Telescope Collaboration, The Astrophysical Journal Letters 2019, "First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The shadow of the supermassive black hole"
중력파: 블랙홀 두 개가 13억 년 전에 합쳐졌고, 시공간의 잔물결을 마침내 인류가 들었다. 한 세기 전 아인슈타인의 예측이 확인되었다.
출처:Abbott et al. (LIGO & Virgo), Physical Review Letters 2016, "Observation of gravitational waves from a binary black hole merger"
특수 상대성 이론: 시간과 공간은 절대적이지 않다. 특허청의 말단 직원이 한 해에 물리학을 바꾼 논문 네 편을 발표했다.
출처:Einstein, Annalen der Physik 1905, "Zur Elektrodynamik bewegter Körper"
블랙홀은 증발한다: 양자 효과 때문에 블랙홀은 에너지를 천천히 내보낸다. 블랙홀은 영원하지 않으며 결국 증발한다.
출처:Hawking, Nature 1974, "Black hole explosions?"
워프 항법: 일반 상대성 이론은 앞의 공간을 압축하고 뒤의 공간을 늘이는 '워프 거품'을 허용하지만, 현실에 없을지도 모르는 음의 에너지가 필요하다.
출처:Alcubierre, Classical and Quantum Gravity 1994, "The warp drive: hyper-fast travel within general relativity"
우주의 마지막 장: 수조 년 뒤와 그 너머의 우주의 운명을 풀어냈다. 별이 꺼지고, 어쩌면 양성자가 붕괴하며, 블랙홀이 마침내 증발한다.
출처:Adams & Laughlin, Reviews of Modern Physics 1997, "A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects"
게임 설정 (허구)
- 다른 우주로 이어지는 웜홀은 허구다.
- 노드 ‘웜홀을 지나’: 웜홀 반대편의 별들이 어디선가 본 듯한 곳처럼 보인다.
- 소설 ‘콘택트’ 줄거리: 한 전파천문학자가 직녀성에서 온 소수 신호를 받는데, 그 안에 기계의 설계도가 숨어 있다. 그것을 만든 사람들은 먼 곳으로 보내진다.